1、难处理金矿超声强化浸出过程的 基础研究 昆明理工大学 超声波 2 声波中振动频率大于声波中振动频率大于20000Hz（人耳听觉的一般上限）以上（人耳听觉的一般上限）以上的为超声波的为超声波（机械波）（机械波）。超声波最大的特点是。超声波最大的特点是可以以振动的方式传递能量而不影响人类的听觉可以以振动的方式传递能量而不影响人类的听觉。人们根据意大利科学家斯帕拉捷的实验，发现了超声波人们根据意大利科学家斯帕拉捷的实验，发现了超声波 101 102 103 104 105 106 107 f/Hz 语言语言 探测探测 音乐音乐 声波声波 次声波次声波 微波微波 0.2510-6 20106 20Hz

2、 20kHz 超声波超声波 20kHz 超声波 3 由于波的强度与频率成正比，因此，当振幅相同时，超声波比普通声波具有大得多的能量。根据有关声学实验测定，频率为频率为1000kHz 超声波的能量是超声波的能量是1kHZ的的100万倍万倍。由于超声波的波长比在同样介质中的声波波长短得多，因而衍射现象很不明显，所以传播直进性好，具有很强的定向性传播直进性好，具有很强的定向性，而且频率越高，定向性越好。定向性好定向性好 能量大能量大 穿透力强穿透力强 虽然超声波在气体中衰减很强，但在固体和液体中衰减较弱，因而具有极强的穿透力。在不透明的固体中，超声波能够穿透几十米的厚度在不透明的固体中，超声波能够穿

3、透几十米的厚度。所以超声波在固体和液体中应用较广。4 机械 效应 强烈搅动液体 降低扩散阻力 加速传质、传热 空化 效应 高温 高压 强射流 超声波为在常规条件下难以实现或不可能实现的反应提供了一种新的、非常特殊的环境，开启了新的反应通道；可在一定程度上减弱强酸、强碱、高温、高压等极端操作条件，提高金属回收率，尤其是在难处理矿物的综合利用中显示出了极大优势。气泡湮灭 空化阈值前（物理作用）空化阈值后（物理、化学作用）H H2 2O O H HO H HO H H2 2O O2 2 HO HO HO HO 超声波技术在冶金领域的应用 超声波技术在冶金领域的应用 5 超声波探伤超声波探伤-无损探伤

4、 超声波测液位超声波测液位-冶金烧结系统中料位的测量 超声波凝固细晶技术超声波凝固细晶技术-改善合金或钢液的性质 浸出过程浸出过程-课题组开展了草酸强化氧化锌粉的浸出研究 水处理 水处理 实现冶金过程的高效、节能、环保 超声波在冶金领域超声波在冶金领域应用及研究现状 应用及研究现状 6 近年来，随着大型功率超声波装备的出现，研究表明：超声波可有效地强化冶金的多个过程，但是其作用机理目前尚未完全明确；在使用过程中，冶金强酸与强碱环境与空化效应的联合作用，导致腐蚀现象严重，需要进一步探索装备的技术原理；研究超声波强化冶金反应机理，形成新技术，加快产业化进程。缺乏 超声波强化作用机理 功率超声装备技

5、术原理 超声强化冶金反应机制 瓶颈 超声波技术在冶金领域的应用 7 超声设备开发 超声波 小试设备 超声波 中试设备 超声波 小试设备 超声波 中试设备 建立超声空化阈值 的检测方法 建立超声空化阈值 的检测方法 求空化率对声强一级导数极值 求空化率对声强一级导数极值 输出信号-声频谱测量 输出信号-声频谱测量 羟基自由基检测 羟基自由基检测 可见光分光光度法 可见光分光光度法 OH MB MB-OH 8 超声空化阈值检测 9 空化效应的影像记录与直观分析 高速拍摄、PIV 软件分析 气泡生成 气泡长大 气泡湮灭 气泡生成 气泡长大 气泡湮灭 空化过程观测 因此针对难处理金矿开展新工艺研究，可

6、有效缓解当前企业压力，对云南乃至全国黄金行业的健康发展具有重要的实际意义。云南难处理金矿利用现状 10 氰化 浸出 氰化 浸出 炭吸附 炭吸附 解吸 解吸 电积 电积 精练 精练 熔炼 熔炼 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 易处理金矿提金原则流程 易处理金矿提金原则流程 原矿 原矿 精矿 精矿 金锭 金锭 难处理金矿以含金量70-75%的低价方式外售 支付高额的运输成本 原有以易处理金矿为原料的提金系统关停 承担着巨额的固定资产折旧和日常维护成本 目前成熟的预氧化工艺因环保、高原、成本等原因无法处理。云南难处理金矿的特性 11 云南省典型难处理金矿元素分析（%）元素 Au g/

7、t As TS TC 有机炭 SiO2 Cu 含量%19.64 9.48 27.02 1.22 0.88 23.33 0.13 元素 TFe CaO MgO Al2O3 K2O Ag/g t-1 Zn 含量%27.10 0.20 0.16 6.02 1.48 5.1 0.030 黄铁矿等对金 的包裹难题 含碳基质的 劫金难题 二次包裹 难题 难处理原因 云南省（硫化矿包裹浸染型碳质金矿）黄铁矿和砷黄铁矿包裹、碳含量高、金颗粒粒度细 12 难处理金矿的超声强化预氧化-氰化浸出 13 氢氧化钠超声预处理时间（h）超声浸出时间（h）常规浸出时间（h）浸出率（%）0 0 5 5.37 3 0 5 64

8、.93 3 5 0 0 0 5 5.37 3 0 5 64.93 3 5 0 81.79 81.79 无超声预处理和超声强化浸出时浸出率仅为5.37%仅有超声预处理时浸出率为64.93%即采用超声预处理和超声浸出的浸出率为81.79%难处理金矿的超声强化预氧化-氰化浸出 14 矿样中的FeS和(SiO2)x与氢氧化钠发生了反应 不同浓度氢氧化钠条件下经超声波处理3小时后矿样XRD 难处理金矿的超声强化预氧化-氰化浸出 15 NaOH浓度为15%时超声时间处理对样品形貌的影响 金矿颗粒大小随超声时间增加而变小金矿颗粒大小随超声时间增加而变小 难处理金矿的超声强化预氧化-氰化浸出 16 超声波功率

9、对金浸出的影响超声波功率对金浸出的影响 超声波频率对金浸出的影响超声波频率对金浸出的影响 随超声波强度增加金浸出率先增大后减小 超声波频率增加的影响较小 难处理金矿的超声强化预氧化-氰化浸出 17 超声波强化金矿的NaClO浸出 碱性条件下NaClO是有效的浸出剂 金的浸出率为64.55%；在相同的条件下进行常规浸出6h，金的浸出率仅为35.8%18 正交试验表明超正交试验表明超声功率是决定浸出率的关键因素 声功率是决定浸出率的关键因素 各因素对浸出率的贡献各因素对浸出率的贡献 超声波强化金矿的NaClO浸出 19 浸出前后金矿的浸出前后金矿的XRD 超声波强化浸出2h，SiO超声波强化浸出2h，SiO2 2物相的峰值增加 物相的峰值增加 超声波强化金矿的NaClO浸出 20 超声强化浸出时，矿物表面出现裂缝和孔隙，暴露出了新的表面，比表面积提高2.4倍。增大液固接触界面，提高反应速率 原矿 常规浸出6h 超声强化浸出2h 超声波强化金矿的NaClO浸出 21 超声强化浸出黄金能取得较好效果 超声技术显著缩短了预氧化和浸出时间 超声破坏矿料钝化的复盖层,加速固液介面的流动和交换 超声可提高现有易处理矿的处理能力；简单改造后，依托现有流程，直接处理难处理矿，应用前景广阔 结结 语语 谢 谢 各 位！谢 谢 各 位！